浅谈大型土工织物充填袋的施工工艺

　　摘要:通过天津港南疆港区后方施工通道临时围埝工程施工实例，从大型土工织物充填袋的材质、充填材料、施工方法、质量控制、施工沉降控制等方面对水上大型土工织物充填袋的施工工艺进行了充分的阐述。
　　关键词:充填袋；施工工艺；施工方法
　　一、概述
　　大型土工织物充填袋筑堤是利用土工织物的隔离、排水和防护功能，将土工织物制成带状大型袋体，利用泥浆泵向袋内压力充填砂类土并叠砌而形成的袋体堤。这是一种新型的堤心结构，它具有对软土地基适应强、整体连续姓好、施工速度快、造价低等优点具有在软基上构筑施工适用力强、施工速度快、造价低等优点，在石料缺乏的天津港地区，采用大型土工织物充填袋施工工艺具有更显著的经济效益和社会效益，对港口城市可持续发展和维护生态环境贡献突出，因此在天津港围埝工程施工中得到广泛应用。本文就天津港南疆港区后方施工通道临时围埝工程采用的大型土工织物充填袋的施工工艺进行阐述。
　　二、施工前的准备
　　（一）充填袋的袋布和充填料的选择[1]
　　一般来讲，充填袋充填料的细砂含量越多，充填历时越短，袋体充满度越高，经济效益越高。选择充填土质一般需考虑细砂含量大于20%，粘性含量小于10%，否则不利于充填施工。如果充填料是亚砂土、轻亚粘土或粉砂土时，选用土工布的规格为：经纬密度16×14，单丝强度大于30N/根，等效孔径Qe＜0.5mm，透水能力q=1.8～2.5mL/(cm2.s)。当充填料为中细砂时，由于砂沉降快，排水流畅，故可选用较密袋布，经纬密度16×16，其等效孔径Qe＜0.25mm，透水能力q=0.26～0.7mL/(cm2.s)。
　　综上所述，在天津港南疆港区后方施工通道临时围埝工程中，充填袋材质在堤心顶部两层选用了编织无纺针刺复合布(200g编织布+150g无纺布)，在下层选用了130g聚丙烯编织布，充填料选用了砂性土。
　　（二）充填袋加工
　　充填袋加工成长方形，充填袋横向为整体，其尺寸宽度以施工图纸为准，纵向长度为20-40m，底层充填袋厚度为0.6-0.8m，上层充填袋厚度为0.4-0.5m，为了便于袋子加工，袋子选择较宽布幅，拼接缝制采用锦纶线，拼接处折叠三层，宽度约5～10cm，缝三道线（先缝一道，折叠后再缝两道），也可采用粘结剂粘结，粘结部分宽度为10cm，粘结部位的各项强度指标应大于袋布强度的90%。充填袋的袖口布置在袋体表面，每20m2左右布置一个充填口，距边缘3m等距离布置，在袖口上绑扎20米长的输泥软管并系绳。
　　砂袋制作成型后，对袋布的尺寸和完整性进行检查，每处袋子拼缝不宜过多，相邻间距大于2m，断面成型后的外露部分不得有拼接缝，符合要求后卷轴存放，由于土工织物不宜长时间暴露日照中，因此砂袋制作成型后，要及时做好覆盖保护。
　　（三）机具设备的配备
　　陆上设置3个充填点，每个充填点配备1台120-150kw发电机、3-4台泥浆泵（效率30-35m3/h）、4支高压水枪、1台挖掘机（斗容量0.9m3，臂长15m），单台泥浆泵的有效距离为250-300m，当吹填距离超过300m时需进行接泵处理。在水上配备9艘定位机动船和10艘吹砂趸船（400-800吨），每艘趸船自带发电机和减速机，并配备2-3台泥浆泵（效率30-35m3/h）和4支高压水枪。
　　（四）劳动力的安排
　　在施工现场附近布置充填袋布加工区，投入15人进行袋布加工，陆上设置3个充填点，每个充填点投入12个充填工人（分2班施工，每班6人），另外投入6个测量人员和40个铺袋工人，共计用工人数约100人。
　　三、水下充填袋的施工方法
　　（一）施工方法综述
　　将加工好的充填袋布卷轴，运到机动船上，此机动船的船体在铺设区垂直于堤轴线方向定位，另两艘机动船船体平行于堤轴线方向定位，然后从水流上游向下游展开袋布，然后将输泥管直接充入充填袋，利用砂料的压载作用边充填边沉放，如图1所示。
　　
　　图1水下充填袋施工示意图
　　（二）充填袋及机具设备的就位
　　充填袋布加工用工业缝纫机采用“包缝”法缝制，在水流上游侧每隔3m左右将预先做好的扣环固定于袋布边缘，在其他三边每5m左右按同样方法将扣环固定于袋布边缘，并系好绳索，然后将袋布沿堤轴线方向卷轴。
　　根据每个充填袋的容量，预先确定机械配备的数量和砂性土的库存，以满足每个充填袋能够在一个潮次中充填结束，并达到理想的充填高度。然后沿充填袋上、下游袖口布置充填管道，并使充填管道的长度满足输送要求。
　　在充填袋施工位置上下游布置机动船，装有充填袋布的一艘机动船在水流上游垂直于堤轴线方向定位，校正边线位置并抛锚固定，另外2艘机动船在水流下游平行于堤轴线方向定位。机动船上安装卷扬机械，用于收放绳索，使砂袋到达理想的位置。
　　（三）清基、整平
　　在进行堤体充填袋充填施工前要进行认真的清基、整平工作，将有可能损坏织物的凸出物、杂物、淤泥进行清除，清除厚度一般不小于50cm；清基结束后，要认真检查清基情况及基底平整度，以保证堤基质量。
　　（四）充填袋充填
　　待以上准备工作就绪后，将袋布上的绳索连接到机动船卷扬机上，开启下游机动船上的卷扬机，将袋布平展于水面上，再根据放样标志调整上下游绳索长度，使充填袋布处于正确的充填位置，然后系紧绳索，再检查充填袋布位置是否正确，确定无误后在袋布边缘绑扎碎石袋固定，并用木棍或钢管打设定位桩加以固定，再将预先设定在充填袋上的输泥软管连接到砂性土输送管道上开始充填。
　　充填袋施工过程中，由于受到海风和潮水的影响，充填袋充填初期容易发生移位和变形，因此充填时出泥管口始终朝着水流上游方向充填，待整个砂袋沉入水底后，开启所有机组进行充填。在充填过程中由潜水员检查出泥管口的泥砂堆积情况，及时调整管口的位置及方向，确保充填平整。
　　四、质量控制
　　（一）原材料质量控制
　　制作砂袋的材料，其各项物理力学指标必须符合技术规范[1]和设计要求，杜绝不合格材料的使用。土工织物进场前，应审查出厂合格证明、性能鉴定书或试验报告，织物进场时，还应逐卷检查外观质量，进场后的土工织物每一品种、每批抽样检验不少于一次。各规格土工织物布料的克重、延伸率、经纬向抗拉强度、等效孔径及渗透系数等物理力学指标必须达到设计规定的要求，其它指标的允许偏差在5%以内，缝制强度不低于织物强度的70%。[!--empirenews.page--]
　　为保证充填料的质量，对充填料进行抽样检测，小于0.005mm的粘粒含量小于10%，由于充填料源固定，方量较大，经设计和业主同意，试验频率为10000m3取样一个。
　　（二）测量控制
　　根据充填袋断面尺寸及底高程，根据经验算出每层砂袋的拖放边线，水下充填袋施工时先用经纬仪定出轴线，再用皮尺拖量定出边线位置；出水后的充填袋可直接在下层充填袋上用红绿颜料标记出轴线和边线，确保每层砂袋轴线对齐。
　　（三）施工过程质量控制
　　充填袋铺设前，检查铺设位置与所注沉放位置是否一致，检查堤底清理和平整情况；铺设后，对袋体布料进一步进行仔细检查，发现老化、经纬线明显疏密不均或有空洞的地方，用同质布料进行修补，有严重质量缺陷的，禁止使用。
　　充填袋棱体的堆筑，采取阶梯式向前推进的方法进行作业。同层相邻棱体间接缝处袋体铺设时预留收缩量，确保充填后两棱体相互搭接挤紧，不留贯通缝隙，上下层棱体间错缝铺设。如检查发现袋体之间缝隙过大时，制作小砂袋筒填塞。
　　砂袋充填时，泥浆浓度宜控制在15～20%，充填压力控制在0.1MPa左右。砂性土固结后需做干容重测定，干容重测定值大于15kN/m3。
　　充填袋成型后立即进行两侧袋装碎石护坡施工，防止风浪损坏埝体。
　　（四）充填袋的沉降控制
　　在充填袋施工开始前计算出施工沉降量并在施工中加以控制是非常重要的，它关系到埝体成型后断面尺寸是否符合设计规范的验收要求。打设塑料排水板的地基经过排水固结[2]，达到了一定的沉降和加固效果，因而在施工期间断面中心位置沉降量较大，平均沉降量在施工期为50-70cm，工程完工后1年内的平均沉降量为50-80cm。
　　在充填袋施工过程中，可根据平均沉降量增加1-2层充填袋，并将下层充填袋的宽度适当加大，将增加的沉降量均摊到整个充填袋上。每天对各施工段面的沉降情况进行监测和控制，如果沉降速率在设计允许的范围之内，可继续施工作业，如果在设计允许范围之外，则应停止充填施工作业，并认真分析沉降速率过快的原因，一般情况下，沉降速率过快的原因有以下几种：(1)施工速度过快，下层充填袋还未达到设计要求的固结度之前就开始了上一层的充填袋施工作业，解决方法：适当放慢施工速度，待下层充填袋达到设计要求的固结度后再开始上一层的施工作业；(2)个别地段地基的稳定性较差，在设计阶段未能考虑到个别作业区地基不稳定情况，解决办法：施工过程中在分析原因的基础上，请示业主和设计单位，提出设计变更，并积极采取措施进行防护和控制以确保埝体和地基的稳定性；(3)施工工艺存在问题或充填材料含泥量较高，解决方法：改进施工工艺，提高充填材料的质量。
　　五、结语
　　大型土工织物充填袋施工工艺在海上围埝工程中的应用越来越广泛，此种施工工艺与传统的抛石筑堤和草袋筑堤相比，具有施工效率高、投资省、抵御风浪能力强、围埝整体稳定性好等特点，在天津港地基软弱且砂石料缺乏的自然条件下尤为适宜，在临港地带地基软弱且砂石料缺乏的自然条件下进行围海造陆工程中具有重要推广价值。
　　
　　参考文献：
　　[1]SL/T22598，水利水电工程土工合成材料应用技术规范[S].
　　[2]康辉平等.土工织物在加固软土地基上的应用[J].水利科技，1993，55(1):42～44.

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